三、用共振法测量混凝土动弹性模量时,先调整共振仪的激振功率和接收增益旋钮至适当位置,变换激振频率,同时注意观察指示电表的指针偏转,当指针偏转为最大时,即表示试件达到共振状态,这时所显示的激振频率即为试件的基频振动频率。每一测量应重复测读两次以上,如两次连续测值之差不超过0.5%,取这两个测值的平均值作为该试件的测试结果。
四、用敲击法测量混凝土动弹性模量时,用击锤激振。敲击时敲击力的大小以能激起试件振动为度,击锤下落后应任其自由弹起,此时即可从仪器数码管中读出试件的基频振动周期,试件的基频振动频率应按下式计算:
第六章 收缩试验
第6.0.1条 本方法适用于测定混凝土试件在规定的温湿度条件下,不受外力作用所引起的长度变化,即收缩。本方法也可用以测定在其它条件下混凝土的收缩与膨胀。
第6.0.2条 测定混凝土收缩时以100×100×515毫米的棱柱体试件为标准试件,它适用于骨料最大粒径不超过30毫米的混凝土。混凝土骨料最大粒径大于30毫米时可采用截面为150×150毫米(骨料最大粒径不超过40毫米)或截面为200×200毫米(骨料最大粒径不超过60毫米)的棱柱体试件。采用混凝土收缩仪时应用外形为100×100×515毫米的棱柱体标准试件。试件两端应预埋测头或留有埋设测头的凹槽。测头应由不锈钢或其它不锈的材料制成,并应具有图6.0.2的外形。
图6.0.2 收缩测头
a 预埋测头b 后埋测头
非标准试件采用接触式引伸仪时,所用试件的长度应至少比仪器的测量标距长出一个截面边长。测钉应粘贴在试件两测面的轴线上。
使用混凝土收缩仪时,制作试件的试模应具有能固定测头或预留凹槽的端板。使用接触式引伸仪时,可用一般棱柱体试模制作试件。试件成型时如用机油作隔离剂则所用机油的粘度不应过大,以免阻碍以后试件的湿度交换,影响测值。如无特殊规定,试件应带模养护1~2天(视当时混凝土实际强度而定)。拆模后应立即粘或埋好测头或测钉,送至温度为20±3 ℃,湿度为90%以上的标准养护室养护。
第6.0.3条 混凝土收缩试验所用设备应符合下列规定
一、变形测量装置可以有以下两种形式:
1.混凝土收缩仪测量标距为540毫米,装有精度为0.01毫米的百分表或测微器;
2.其它形式的变形测量仪表其测量标距不应小于100毫米及骨料最大粒径的3倍。并至少能达到相对变形为20× 的测量精度。
测量混凝土变形的装置应具有殷钢或石英玻璃制作的标准杆以便在测量前及测量过程中校核仪表的读数。
二、恒温恒湿室能使室温保持在20±2℃相对湿度保持在60±5%。
第6.0.4条 混凝土收缩试验应按下列步骤进行
一、测定代表某一混凝土收缩性能的特征值时,试件应在3天龄期(从搅拌混凝土加水时算起)从标准养护室取出并立即移入恒温恒湿室测定其初始长度,此后至少应按以下规定的时间间隔测量其变形读数:
1、3、7、14、28、45、60、90、120、150、180天(从移入恒温恒湿室内算起)。
测定混凝土在某一具体条件下的相对收缩值时(包括在徐变试验时的混凝土收缩变形测定)应按要求的条件安排试验,对非标准养护试件如需移入恒温恒湿室进行试验,应先在该室内预置4个小时,再测其初始值,以使它们具有同样的温度基准。测量时并应记下试件的初始干湿状态。
二、测量前应先用标准杆校正仪表的零点,并应在半天的测定过程中至少再复核1~2次(其中一次在全部试件测读完后)。如复核时发现零点与原值的偏差超过±0.01毫米,调零后应重新测定。
三、试件每次在收缩仪上放置的位置、方向均应保持一致。为此,试件上应标明相应的记号。试件在放置及取出时应轻稳仔细,勿使碰撞表架及表杆,如发生碰撞,则应取下试件,重新以标准杆复核零点。用接触式引伸仪测定时,也应注意使每次测量时试件与仪表保持同样的方向性。每次读数应重复3次。
四、试件在恒温恒湿室内应放置在不吸水的搁架上,底面架空,其总支承面积不应大于100乘试件截面边长(毫米),每个试件之间应至少留有30毫米的间隙。
五、需要测定混凝土自缩值的试件,在3天龄期时从标准养护室取出后应立即密封处理,密封处理可采用金属套或腊封,采用金属套时试件装入后应盖严焊死,不得留有任何能使内外湿度交换的缝隙。外露测头的周围也应用石腊反复封堵严实。采用腊封时至少应涂腊3次,每次涂腊前应用浸腊的纱布或腊纸包缠严实,腊封完毕后应套以塑料袋加以保护。自缩试验期间,试件应无重量变化,如在180天试验间隔期内重量变化超过10克,该试件的试验结果无效。
第6.0.5条 混凝土收缩值应按下式计算:
式中:εst——试验期为t天的混凝土收缩值,t从测定初始长度时算起;
Lb——试件的测量标距,用混凝土收缩仪测定时应等于两测头内侧的距离,即等于混凝土试件的长度(不计测头凸出部份)减去2倍测头埋入深度(毫米);
Lo——试件长度的初始读数(毫米);
Lb——试件在试验期为t时测得的长度读数(毫米)。
作为相互比较的混凝土收缩值为不密封试件于3天龄期自标准养护室移入恒温恒湿室中放置180天所测得的收缩值。取3个试件值的算术平均值作为该混凝土的收缩值,计算精确到10× 。
第七章 受压徐变试验
第7.0.1条 本方法适用于测定混凝土试件在长期恒定轴向压力作用下的变形性能。
第7.0.2条 徐变试验应采用棱柱体试件,每组3块。试件的截面尺寸应根据混凝土中骨料的最大粒径按表7.0.2选定。
徐变试验试件尺寸选用 表7.0.2
试件最小边长(毫米) |
骨料最大粒径(毫米) |
100 150 200 |
30 40 60 |
试件的长度至少应比拟采用的测量标距长出一个截面边长。
采用外装式变形测量装置时,徐变试验两侧面应有安装测量仪表的测头,测头宜采用埋入式。在对粘结的工艺及材料确有把握时允许采用胶粘。采用内埋式应变测量装置时,应注意使测头埋设在试件中部并保持其轴线与试件长轴一致。采用埋入式测头时,试模的侧壁应具有能在成型时使测头定位的装置。
如无特殊要求,试件拆模后应立即送入标准养护室养护到7天龄期(自混凝土搅拌加水开始起算)。然后移入恒温恒湿室待试。作对比或检验混凝土的徐变性能时,试件应在28天龄期时加荷。当研究某一混凝土的徐变特性时,应至少制备4组徐变试件,并分别在龄期为7、14、28、90天时加荷。
如需确定在具体使用条件下的混凝土徐变值,则应根据具体情况确定试件的养护及试验制度。
制作徐变试件时应同时制作相应的棱柱体抗压试件及收缩试件以供确定试验荷载大小及测定收缩之用,收缩试件应与徐变试件相同,并装有与徐变试件相同的测量装置。抗压试件及收缩试件应随徐变试件一并养护。
第7.0.3条 混凝土徐变试验所用设备应符合下列规定
一、徐变仪其基本形式如图(7.0.3)所示它包括上、下压板、弹簧持荷装置以及2~3根承力丝杆。弹簧及丝杆的数量、尺寸应按徐变仪所要求的试验吨位而定。在试验荷载下,丝杆的拉应力一般不应大于材料屈服点的30%,弹簧的工作压力不应超过允许极限荷载的80%,但工作时弹簧的压缩变形也不得小于20毫米,以使它具有足够的调整能力。有条件时也可采用两个试件串叠受荷,以提高设备的利用率。
二、加荷装置包括加荷架、千斤顶及测力装置。加荷架由接长杆及顶板组成,用以承受加荷时的反力。加荷时加荷架与徐变仪丝杆顶部相连。千斤顶一般起重千斤顶,其吨位应大于所要求的试验荷载。测力装置标准第(压力环)或其它形式的压力测定装置,其测量精度应达到所加荷载的2%,其量程应能使试验压力值不小于全量程的20%,也不大于全量程的80%。
三、变形测量装置可采用外装的带接长杆的千分表,差动式应变计或移动式的接触式引伸仪,它应能保证所测量的应变值至少具有20× 的精度。
四、恒温恒湿室能使室温保持在20±2℃,相对湿度保持在60±5%。
图8.0.3 徐变仪
1.螺母2.上压板3.丝杆4.件试5.球绞6.垫板7.定心8.下压板9.弹簧10.底盘11.球绞
第7.0.4条 混凝土受压徐变试验应按下列步骤进行
一、试验前应充分作好准备工作,需要粘贴测头或测点的应在一天以前粘好,仪表安装好后应仔细检查,不得有任何松动或异常现象。加荷用的千斤顶、测力计等也应予以检查。
二、把同条件养护的棱柱体抗压强度试件取出,试压,取得混凝土的棱柱体抗压强度。
三、把徐变试件放在徐变仪的下压板上,此时试件、加荷千斤顶,测力计及徐变仪的轴线应重合。再次检查变形测量仪表的调零情况,记下初始读数。
四、试件放好后,开始加荷。如无特殊要求,试验时取徐变应力为所测得的棱柱体抗压强度的40%。如果采用外装仪表或接触式引伸仪,用千斤顶先加压至徐变应力的20%进行对中。此时,两侧的变形相差应小于其平均值的10%,如超出此值,应松开千斤顶,重新调整后,再加荷到徐变应力的20%,检查对中的情况。对中完毕后,应立即继续加荷直到徐变应力,读出两边的变形值。此时,两边变形的平均值即为在徐变荷载下的初始变形值。从对中完毕到测初始变形值之间的加荷及测量时间不得超过一分钟。拧紧承力螺杆上端的螺帽,放松千斤顶,观察两边变形值的变化情况。此时,试件两侧的读数相差应不超过平均值的10%,否则应予以调整,调整应在试件持荷的情况下进行,调整过程中所产生的变形增值应计入徐变变形之中。再加荷到徐变应力,检查两侧变形读数,其总和与加荷前读数相比,误差不应超过2%。否则应予以补足。
五、按下列试验周期(由试件加荷时起算)测定混凝土试件的变形值:1、3、7、14、28、45、60、90、120、150、180、360天。
在测读变形读数的同时应测定同条件放置收缩试件的收缩值。
六、试件受压后应定期检查荷载的保持情况,一般在7、28、60、90天各校核一次,如荷载变化大于2%,应予以补足。
第7.0.5条 混凝土的徐变值应按下式计算:
式中:εct——加荷t天后的混凝土徐变值;
△Lt——加荷t天后混凝土的总变形值(毫米);
△Lo——加荷时测得的混凝土初始变形值(毫米);
Lb——测量标距(毫米);
△εt——同龄期混凝土的收缩值。作为供对比的混凝土徐变值为经标准养护的混凝土试件,在28天龄期时经受0.4倍棱柱体抗压强度的恒定荷载360天的徐变值。
二、混凝土的徐变度应按下式计算:
式中:Ct——加荷t天的混凝土徐变度(1/兆帕);
δ——徐变应力(兆帕)。
混凝土的徐变系数可按下式计算:
式中:φt——加荷t天的混凝土徐变系数;
εo——混凝土在加荷时测得的初始应变值,即
第八章 碳化试验
第8.0.1条 本方法适用于测定在一定浓度的二氧化碳气体介质中混凝土试件的碳化程度,以评定该混凝土的抗碳化能力。
第8.0.2条 碳化试验应采用棱柱体混凝土试件,以3块为一组,试件的最小边长应符合表8.0.2的要求。棱柱体的高宽比应不小于3。
碳化试验试件尺寸选用 表8.0.2
试件最小边长(毫米) |
骨料最大料径(毫米) |
100 150 200 |
30 40 60 |
无棱柱体试件时,也可用立方体试件代替,但其数量应相应增加。
试件一般应在28天龄期进行碳化,采用掺合料的混凝土可根据其特性决定碳化前的养护龄期。碳化试验的试件宜采用标准养护。但应在试验前2天从标准养护室取出。然后在60℃温度下烘48小时。经烘干处理后的试件,除留下一个或相对的两个侧面外,其余表面应用加热的石腊予以密封。在侧面上顺长度方向用铅笔以10毫米间距画出平行线,以预定碳化深度的测量点。
第8.0.3条 混凝土碳化试验所用设备应符合下列规定
一、碳化箱带有密封盖的密闭容器,容器的容积至少应为顶定进行试验的试件体积的两倍。箱内应有架空试件的铁架,二氧化碳引入口,分析取样用的气体引出口,箱内气体对流循环装置,温湿度测量以及为保持箱内恒温恒湿所需的设施。必要时,可设玻璃观察口以对箱内的温湿度进行读数。
二、气体分析仪能分析箱内气体中的二氧化碳浓度、精确到1%。
三、二氧化碳供气装置包括气瓶、压力表及流量计。
第8.0.4条 混凝土碳化试验应按下列步骤进行
一、将经过处理的试件放入碳化箱内的铁架上,各试件经受碳化的表面之间的间距至少应不少于50毫米。
二、将碳化箱盖严密封。密封可采用机械办法或油封,但不得采用水封以免影响箱内的湿度调节。开动箱内气体对流装置,徐徐充入二氧化碳,并测定箱内的二氧化碳浓度,逐步调节二氧化碳的流量,使箱内的二氧化碳浓度保持在20±3%。在整个试验期间可用去湿装置或放入硅胶,使箱内的相对湿度控制在70±5%的范围内。碳化试验应在20±5℃的温度下进行。
三、每隔一定时期对箱内的二氧化碳浓度,温度及湿度作一次测定。一般在第一、二天每隔两小时测定一次,以后每隔4小时测定一次。并根据所测得的二氧化碳浓度随时调节其流量。去湿用的硅胶应经常更换。
四、碳化到了3、7、14及28天时,各取出试件,破型以测定其碳化深度。棱柱体试件在压力试验机上用劈裂法从一端开始破型。每次切除的厚度约为试件宽度的一半,用石腊将破型后试件的切断面封好,再放入箱内继续碳化,直到下一个试验期。如采用立方体试件,则在试件中部劈开。立方体试件只作一次检验,劈开后不再放回碳化箱重复使用。
五、将切除所得的试件部份刮去断面上残存的粉末,随即喷上(或滴上)浓度为1%的酚酞酒精溶液(含20%的蒸馏水)。经30秒钟后,按原先标划的每10毫米一个测量点用钢板尺分别测出两侧面各点的碳化深度。如果测点处的碳化分界线上刚好嵌有粗骨料颗粒,则可取该颗粒两侧处碳化深度的平均值作为该点的深度值。碳化深度测量精确至1毫米。
第8.0.5条 混凝土在各试验龄期时的平均碳化深度应按下式计算,精确到0.1毫米:
式中:dt——试件碳化t天后的平均碳化深度(毫米);
di——两个侧面上各测点的碳化深度(毫米);
n——两个侧面上的侧点总数。
以在标准条件下(即二氧化碳浓度为20±3%,温度为20±5℃,湿度为70±5%)的3个试件碳化28天的碳化深度平均值作为供相互对比用的混凝土碳化值,以此值来对比各种混凝土的抗碳化能力及对钢筋的保护作用。以各龄期计算所得的碳化深度绘制碳化时间与碳化深度的关系曲线,以表示在该条件下的混凝土碳化发展规律。
第九章 混凝土中钢筋锈蚀试验
第9.0.1条 本方法适用于测定在给定条件下混凝土中钢筋的锈蚀程度,以对比不同混凝土对钢筋的保护作用。本方法不适用于在侵蚀性介质中使用的混凝土内钢筋锈蚀试验。
第9.0.2条 混凝土中钢筋锈蚀试验应采用100×100×300毫米的棱柱体试件,每组3块。适用于骨料最大粒径不超过30毫米的混凝土。
试件中埋置的钢筋用直径为6毫米的普通低碳钢热扎盘条调直制成,其表面不得有锈坑及其它严重缺陷。每根钢筋长为299±1毫米。用砂轮将其一端磨出长约30毫米的平面,用钢字打上标记,然后用12%盐酸溶液进行酸洗,经清水漂净后,用石灰水中和,并再用清水冲洗干净,擦干后在干燥器中至少存放4小时,然后用分析天平称取每根钢筋的初重(精确至0.001克),存放在干燥器中备用。
试件成型前应将套有定位板的钢筋放入试模,定位板应紧贴试模的两个端板,为防止试模上的隔离剂沾污钢筋。安放完毕后应用丙酮擦净钢筋表面。试件成型1~2昼夜后编号拆模,然后用钢丝刷将试件两个端部混凝土刷毛,用1∶2水泥砂浆抹上20毫米厚的保护层,就地潮湿养护(或用塑料薄膜盖好)一昼夜,移入标准养护室养护。
第9.0.3条 混凝土中钢筋锈蚀试验所用设备应符合下列规定。
一、混凝土碳化试验装置包括碳化箱、供气装置及气体分析仪。其要求应符合第8.0.3条的规定。
二、钢筋定位板木质五合板或薄木板锯成,尺为100×100毫米,板上并应钻有穿插钢筋的圆孔(见图9.0.3)。
三、分析天平称量1公斤,感量0.001克。
图9.0.3 定位板
第9.0.4条 混凝土中钢筋锈蚀试验应按下列步骤进行
一、作钢筋锈蚀试验以前试件应先进行碳化,碳化一般在28天龄期时开始,采用掺合料的混凝土可根据其特性决定碳化前的养护龄期。碳化应在二氧化碳浓度为20±3%;相对湿度70±5%,温度为20±5℃的条件下进行,碳化时间应为28天。
二、试件碳化处理后再移入标准养护室养护。在养护室中,试件间隔的距离不应小于50毫米,并应避免试件直接淋水。在潮湿条件下存放56天后取出,破型,先测出碳化深度,然后进行钢筋锈蚀程度的测定。
三、取出试件中的钢筋,刮去钢筋上沾附的混凝土,用12%盐酸溶液进行酸洗,经清水漂净后,用石灰水中和,最后再以清水冲洗干净。擦干后在干燥器中至少存放4小时,用分析天平称重(精确至0.001克)计算锈蚀失重。
第9.0.5条 钢筋锈蚀的失重率应按下式计算:
式中:Lw——钢筋锈蚀失重率(%);
go——钢筋未锈前重量(克);
g——钢筋锈蚀后的重量(克)。
计算精确至0.01%。
第十章 抗压疲劳强度试验
第10.0.1条 本方法适用于测定在给定循环次数为200万次作用下的混凝土抗压疲劳强度值。
第10.0.2条 疲劳试验所用试件应根据骨料最大粒径及疲劳试验机的允许吨位采用100×100×300毫米或150×150×450毫米的棱柱体试件。每组试件不应少于9个,其中3个做棱柱体抗压强度试验,其余的做抗压疲劳试验。
第10.0.3条 混凝土抗压疲劳强度试验所用设备应符合下 列规定。
一、疲劳试验机其吨位应能使试件预期的疲劳破坏荷载不小于全量程的20%,也不大于全量程的80%。脉冲频率以4赫兹为宜。
二、上、下钢垫板应具有足够的刚度,其尺寸应大于试件的承压面,不平度要求为每100毫米不超过0.02毫米。
第10.0.4条 混凝土抗压疲劳试验应按下列步骤进行
一、全部试件在标准养护室养护至28天龄期后取出,在室温下(不低于10℃)存放到3个月龄期进行抗压疲劳试验。
二、试件在龄期约3个月时从养护地点取出,先用3块试件测定其棱柱体抗压强度,其余试件按测得的棱柱体抗压强度值进行疲劳强度试验。
三、每一试件进行抗压疲劳强度试验前,应先在疲劳试验机上进行静压变形对中,对中时应力取40%的棱柱体抗压强度(荷载可近似取一整数吨位)。此时,试件两侧变形值之差不得大于平均值的10%,否则应调整试件位置,直至符合对中要求方可进行疲劳试验。
四、疲劳强度试验荷载采用受压稳定脉冲荷载(如图10.0.4)。试验荷载循环次数定为200万次。下限应力与上限应力的比值称为荷载循环特征系数(ρ)。该系数按使用要求取值,如无要求时取0.15。
图10.0.4 疲劳试验脉冲荷载示意
五、进行第一个试件的抗压疲劳强度试验时,可参照表10.0.4来取决脉冲上限应力δmax(换算成荷载时可取到整数吨位)。若试件在此应力状态下经200万次循环后没有破坏,则取另一个试件,将上限应力增加0.05棱柱体抗压强度值(ρ值保持不变),再进行200万次循环试验。如果仍未破坏,另取一试件再增加0.05棱柱体抗压强度值进行试验。以此类推,直到第n个试件在荷载不足200万次破坏为止。将第n-1个试件的上限应力定为此组试件所能承受的初定疲劳极限应力。如第一个试件循环不足200万次便破坏,则另取一个试件将上限应力减少0.05棱柱体抗压强度值(ρ值保持不变)进行200万次循环试验,如仍不足200万次即已破坏,则再取一个试件,再降低荷载0.05棱柱体抗压强度值进行试验,以此类推,直至第m个试件经受荷载循环200万次不破坏为止,并把第m个试件上限应力定为该组试件所能承受的初定疲劳极限应力。
疲劳试验第一个试件建议采用的脉冲上限应力值 表10.0.4
试验所用的ρ值 |
0.15 |
0.25 |
0.35 |
0.45 |
第一个试件建议取用的δmax |
0.6f′cp |
0.65′fcp |
0.7f′cp |
0.75f′cp |
注:1.对高标号混凝土建议取用的δmax值尚可适当提高
2.表中的f′cp为由试件测得的棱柱体抗压强度
六、对取得的初定疲劳极限应力进行验证,其方法如下:取一试件,以上限应力为已测得的初定疲劳极限应力值进行200万次循环试验,如试件仍不破坏,则可确认该初定值即为该组试件的抗压疲劳极限应力;若该验证试件在上限应力为初定疲劳极限应力状态下循环不足200万次即破坏,则应再取一试件将上限应力减少0.05棱柱体抗压强度值进行200万次循环试验,以此类推,直至试件能经受200万次循环为止,并以该试件所承受的上限应力定为该组试件的抗压疲劳极限应力。
七、全部试验应连续进行,不宜中断。
第10.0.5条 经验证后的抗压疲劳极限应力即为该混凝土在给定ρ值下的抗压疲劳强度。进行材料疲劳性能对比时取ρ为0.15的抗压疲劳强度作为其特征值。
如需计算在其它条件下的抗压疲劳折减系数、则可按下式计算:
式中:Kfi——疲劳强度折减系数;
ffi——ρ=0.15,n=200万次时试验得出的疲劳强度(兆帕);
f′cp——同组试件的混凝土棱柱体抗压强度(兆帕);
Kn——与疲劳荷载重复次数有关的修正系数,当n=200万次时,Kn=1.00,当n=700万次时,Kn=1.10;
Kρ——与荷载循环特征系数ρ有关的修正系数,可按下表取值Κρ
系数取值表 表10.0.5
ρ |
0.15 |
0.25 |
0.35 |
0.45 |
0.55 |
0.65 |
Kρ |
1 |
1.07 |
1.15 |
1.25 |
1.35 |
1.44 |
附录 本规范用词说明
一、执行本规范条文时,对于要求严格程度的用词说明如下,以便在执行中区别对待:
1.表示很严格,非这样作不可的用词:
正面词采用“必须”;
反面词采用“严禁”。
2.表示严格,在正常情况下均应这样作的用词;
正面词采用“应”;
反面词采用“不应”或“不得”。
3.表示允许稍有选择,在条件许可时,首先应这样作的用词:
正面词采用“宜”或“可”;
反面词采用“不宜”。
二、条文中指明必须按其他有关标准和规范执行的写法为,
“应按……执行”或“应符合……要求或规定”。非必须按所指定的标准和规范执行的写法为,“可参照……”。
附加说明
本标准主编单位,参加单位和主要起草人名单
主编单位:中国建筑科学研究院混凝土研究所
参加单位:铁道部科学研究院铁道建筑研究所
湖南大学土木系
中国建筑第四工程局建筑科学研究所
太原工学院土木系
长沙铁道学院铁道工程系
黑龙江省低温建筑研究所
主要起草人:吴兴祖 张耀芳 皮心喜 丁林宝 尹志府 马芸芳 张绍麟 崔静忠 黄伯瑜 钟美秦 陆建雯 姚庭舟 贾绿薇 冯克良